基于MC68HC08单片机ADDA转换系统的设计.docx

1、基于MC68HC08单片机ADDA转换系统的设计操作系统课程设计报告 指导教师： 潘煜 学号： 070603115 姓名： 张鑫 班级： 070603 学期：2009至2010学年1学期1、概述一、设计目的1.对死锁避免中的银行家算法作进一步理解。2.加深理解死锁的概念。 3.加深理解安全序列和安全状态的概念。4.通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。二、开发环境 操作系统 Windows xp编译环境 VC+6.0生成文件 银行家算法.cpp2、需求分析一、死锁概念：是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源

2、而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去.此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程.由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了死锁。二、关于死锁的一些结论：1.参与死锁的进程最少是两个（两个以上进程才会出现死锁） 2.参与死锁的进程至少有两个已经占有资源 3.参与死锁的所有进程都在等待资源 4.参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集 如果死锁发生，会浪费大量系统资源，甚至导致系统崩溃。 3、资源分类：永久性资源： 可以被多个进程多次使用（可再用资源） 1

3、）可抢占资源 2）不可抢占资源 临时性资源： 只可使用一次的资源；如信号量,中断信号，同步信号等（可消耗性资源） “申请-分配-使用-释放”模式 4、产生死锁的四个必要条件：1、互斥使用（资源独占） 一个资源每次只能给一个进程使用 2、不可强占（不可剥夺） 资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资源只能由占有者自愿释放 3、请求和保持（部分分配，占有申请） 一个进程在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配） 4、循环等待 存在一个进程等待队列 P1 , P2 , , Pn, 其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，Pn等待P1占有的资源，形成

4、一个进程等待环路 。5、死锁的解决方案5.1产生死锁的例子 申请不同类型资源产生死锁 P1： 申请打印机 申请扫描仪 使用 释放打印机 释放扫描仪 P2： 申请扫描仪 申请打印机 使用 释放打印机 释放扫描仪 申请同类资源产生死锁（如内存） 设有资源R，R有m个分配单位，由n个进程P1,P2,Pn（n m）共享。假设每个进程对R的申请和释放符合下列原则： * 一次只能申请一个单位 * 满足总申请后才能使用 * 使用完后一次性释放 m=2，n=3 资源分配不当导致死锁产生5.2死锁预防:1.摒弃“请求和保持”2.摒弃“不剥夺”条件3.摒弃“环路等待”5.3安全状态与不安全状态 ： 安全状态 :如

5、果操作系统能保证所有的进程在 有限的时间 内得到需要的 全部资源 ，则称系统处于安全状态。3、数据结构设计 一、可利用资源向量矩阵AVAILABLE。这是一个含有M个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果AVAILABLE j= K，则表示系统中现有R类资源K个 二、最大需求矩阵MAX。这是一个N*M的矩阵，用以表示每一个进程对M类资源的最大需求。如果MAX i,j=K，则表示进程I需要R类资源的数目为K。 三、分配矩阵ALLOCATION。这也是一个N*M的矩阵，它定义了系统中每一类

6、资源当前已分配给每一进程的资源数。如果ALLOCATION i,j=K，则表示进程i当前已分得R类资源的数目为K。 四、需求矩阵NEED。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果NEED i,j=K，则表示进程i还需要R类资源K个，才能完成其任务。 上述矩阵存在下述关系： NEED i,j= MAXi,j ALLOCATIONi,j 4、算法的实现1、初始化 由用户输入数据，分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。2、银行家算法在避免死锁的方法中，所施加的限制条件较弱，有可能获得令人满意的系统性

7、能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态，只要能使系统始终都处于安全状态，便可以避免发生死锁。银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。它是最具有代表性的避免死锁的算法。设进程cusneed提出请求REQUEST i，则银行家算法按如下规则进行判断。(1)如果REQUEST cusneed i= NEEDcusneedi，则转(2)；否则，出错。(2)如果REQUEST cusneed i= AVAILABLEcusneedi，则转(3)；否则，出错。(3)系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLEi-=REQUESTcusneedi;ALLOC

8、ATIONcusneedi+=REQUESTcusneedi;NEEDcusneedi-=REQUESTcusneedi;(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。三、安全性检查算法(1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH(2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程，FINISH=false;NEED=Work;如找到，执行(3)；否则，执行(4)(3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。Work+=ALLOCATION;Finish=true;GOTO 2(4)如所有的进程Finish= true，则表

9、示安全；否则系统不安全。四、各算法流程图 初始化算法流程图： 银行家算法流程图： 4、源程序清单#include iostream.hint main(int argc, char* argv) int I,J,i,i1,j,n,sign; int avail10,max1010,alloc1010,need1010,requ1010,work10,finish10; coutIJ; for(i=0;iI;i+) for(j=0;jJ;j+) cout请输入进程i对资源jmaxij; /*初始化max*/ for(i=0;iI;i+) for(j=0;jJ;j+) cout请输入进程i已分配到

10、资源jallocij; /*初始化alloc*/ for(i=0;iI;i+) for(j=0;jJ;j+) cout请输入进程i还需要资源jneedij; /*初始化need*/ for(j=0;jJ;j+) cout资源javailj; /*初始化avail*/ /*用安全性算法判断系统初始化后的当前状态是否安全 START */ for(j=0;jJ;j+) workj=availj; for(i=0;iI;i+) finishi=0; /*设置两个工作向量*/ A1: for(i=0;iI;i+) sign=1; /*sign=1表示need=work*/ for(j=0;jworkj

11、) sign=0; if(finishi=0&sign=1) for(j=0;jJ;j+) workj=workj+allocij; finishi=1; /*设置finish向量*/ coutPiendl; /*输出安全序列*/ goto A1; sign=1; /*判断系统状态是否安全*/ for(i=0;iI;i+) if(finishi=0) sign=0; if(sign=0) cout当前系统处于不安全状态.endl; else cout当前系统处于安全状态，可以接受资源请求.endl; /*用安全性算法判断系统初始化后的当前状态是否安全 END */*设置请求向量 START *

12、/S: couti; i1=i; for(j=0;jJ;j+) cout请输入进程i请求的资源jrequij; /*进程请求资源*/ for(j=0;jneedij) cout错误！请求数超过需要数！endl; goto S; for(j=0;javailj) cout可利用资源不足，无法分配。endl; goto S; /*设置请求向量 END */ for(j=0;jJ;j+) availj=availj-requij; /*系统尝试分配资源*/ allocij=allocij+requij; needij=needij-requij; /*安全性算法START*/ for(j=0;jJ;

13、j+) workj=availj; for(i=0;iI;i+) finishi=0; /*设置两个工作向量*/ A2: for(i=0;iI;i+) sign=1; /*sign=1表示need=work*/ for(j=0;jworkj) sign=0; if(finishi=0&sign=1) for(j=0;jJ;j+) workj=workj+allocij; finishi=1; /*设置finish向量*/ coutPiendl; /*输出安全序列*/ goto A2; sign=1; for(i=0;iI;i+) if(finishi=0) sign=0; /*判断系统状态是否

14、安全*/ if(sign=0) cout不安全，系统已收回尝试分配的资源！endl; /*若不安全，不予分配，并将数据修改回原来的值*/ for(j=0;jJ;j+) availj=availj+requi1j; alloci1j=alloci1j-requi1j; needi1j=needi1j+requi1j; goto S; else cout安全，可以分配.1- 3状态b不安全，只剩1个可用资源，收不回已分配资源。（2）考虑下列系统状态分配矩阵最大需求矩阵可用资源矩阵0012 0012152010001750135423560632065200140656问系统是否安全？若安全就给出所有的安全序列。若进程2请求(0420)，可否立即分配？答：安全。安全序列为：1-3-2-5-4。若进程2请求(0420)，可立即分配。分配后可用资源为1 1 0 0，回收1进程资源，可用资源数为：1 1 1 2，然后执行3-2-5-4序列。6、参考文献1、汤子嬴编：计算机操作系统，西安电子科技大学出版社2. 严蔚敏、吴伟民.数据结构（C语言版）.北京：清华大学出版社，2007.4.3. 谭浩强等.C程序设计（第二版）.北京：清华大学出版社，2005.9.